DE19908776C2 - Process and arrangement for producing high-purity alpha-calcium sulfate hemihydrate - Google Patents
Process and arrangement for producing high-purity alpha-calcium sulfate hemihydrateInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von für die Anwendung in der bio-medizinischen Technik geeigneten hochreinem α- Calciumsulfat-Halbhydrat unter Verwendung der bei der nassen Rauchgasent schwefelung eines fossil gefeuerten Wärmekraftwerkes anfallenden Gipssus pension.The invention relates to a method and an arrangement for the production of use in bio-medical technology suitable high-purity α- Calcium sulfate hemihydrate using the wet smoke detector sulfurization of a fossil-fired thermal power plant pension.
Es gibt verschiedene Verfahren für die Umwandlung von Chemie- bzw. Rauch gasentschwefelungsanlagen-Gips zu α-Halbhydrat. Alle bisherigen Verfahren arbeiten entweder diskontinuierlich und lassen sich daher in der Regel nicht an den kontinuierlichen Prozeß einer Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) an binden, oder die Verfahren liefern kein reines α-Halbhydrat, sondern Mischun gen mit Doppelhydrat bzw. Anhydrid III (AIII).There are various methods for converting chemical or smoke gas desulfurization system gypsum to α-hemihydrate. All previous procedures work either discontinuously and therefore usually do not start the continuous process of a flue gas desulphurization plant (REA) bind, or the processes do not provide pure α-hemihydrate, but mixtures gene with double hydrate or anhydride III (AIII).
Es sind drei grundsätzlich unterschiedliche Verfahrenstypen zur Umwandlung
von Chemie- bzw. REA-Gips zu α-Halbhydrat bekannt:
Three fundamentally different types of processes for converting chemical or REA gypsum to α-hemihydrate are known:
- a) Verfahren, die mit wäßrigen Gipssuspensionen in einem Autoklaven bei 105 bis 165°C und einem dem entsprechenden Überdruck von 1 bis 6 bar ar beiten.a) Process with aqueous gypsum suspensions in an autoclave at 105 up to 165 ° C and a corresponding overpressure of 1 to 6 bar ar BEITEN.
- b) Drucklose Verfahren, bei denen eine Gipssuspension in Schwefelsäure oder in Mischungen von Schwefelsäure mit anderen Säuren bei Temperaturen unter 105°C umgewandelt wird.b) depressurized processes in which a gypsum suspension in sulfuric acid or in mixtures of sulfuric acid with other acids at temperatures is converted below 105 ° C.
- c) Quasi-trockene Verfahren, bei denen entwässerter Gips mit einer Rest feuchte unter 20% in Autoklaven bei 105 bis 165°C und den entsprechen den Überdrücken von 1 bis 6 bar umgewandelt wird.c) Quasi-dry processes in which dewatered gypsum with a rest humidity below 20% in autoclaves at 105 to 165 ° C and the corresponding the pressures from 1 to 6 bar is converted.
Die Verfahren gemäß "a" wurden ursprünglich von Giulini entwickelt und später nach Ablauf der Schutzrechte von anderen übernommen und teilweise weiter entwickelt, wie z. B. Knauf (Nitto). Diese Verfahren arbeiten mit senkrecht ste henden Autoklaven und innenliegenden Rührwerken vorzugsweise bei 135°C und einem entsprechenden Druck von 2,2 bar. Zur Herstellung von reinem α- Halbhydrat arbeitet das Verfahren diskontinuierlich. The methods according to "a" were originally developed by Giulini and later taken over by others after the expiry of the property rights and partly continued developed such. B. Knauf (Nitto). These procedures work with vertical ste autoclaves and internal agitators preferably at 135 ° C and a corresponding pressure of 2.2 bar. For the production of pure α- The process works discontinuously.
Die Verfahren gemäß "b" existieren in der Patentliteratur in einer großen Zahl von Variationen. Alle arbeiten in Schwefelsäure oder schwefelsäurehaltigen Mischungen mit anderen Säuren, vorzugsweise Phosphorsäure. Die Schwefel säure senkt dabei offensichtlich durch Wasserentzug die Umwandlungstempe ratur von Doppelhydrat zu α-Halbhydrat.The methods according to "b" exist in large numbers in the patent literature of variations. All work in or contain sulfuric acid Mixtures with other acids, preferably phosphoric acid. The sulfur Acid obviously lowers the transformation temp rature from double hydrate to α-hemihydrate.
Es kann daher drucklos unterhalb der Siedetemperatur der Säure bzw. Säure mischung bei etwa 105°C gearbeitet werden. Unter Einfluß der stark entwäs sernden Schwefelsäure entsteht jedoch kein reines α-Halbhydrat, sondern die Entwässerung läuft kontinuierlich weiter bis zum Anhydrid (AIII). Anhydrid III ist kristallographisch identisch mit vollständig entwässertem Subhydrat (α- Halbhydrat = Subhydrat mit 0,5 mol H2O). Es entstehen so je nach Verfahrens variation Umwandlungsprodukte mit 30, teilweise bis zu 40% Anhydrid.It can therefore be operated without pressure below the boiling point of the acid or acid mixture at about 105 ° C. Under the influence of strongly draining sulfuric acid, however, no pure α-hemihydrate is formed, but the dewatering continues continuously until the anhydride (AIII). Anhydride III is crystallographically identical to completely dehydrated subhydrate (α-hemihydrate = subhydrate with 0.5 mol H 2 O). Depending on the process variation, this results in conversion products with 30, in some cases up to 40% anhydride.
Als weiterer Nachteil dieser Verfahren muß gesehen werden, daß die mit dem Umwandlungsprodukt ausgeschleppten Säuren ausgewaschen und neutralisiert werden müssen. Außerdem ist eine ständige Aufkonzentration der Säuren er forderlich, weil das bei der Umwandlung frei werdende Kristallwasser zu lau fender Verdünnung führt.Another disadvantage of this method must be seen that the The converted product is washed out and neutralized Need to become. In addition, there is a constant concentration of acids required because the crystal water released during the conversion is too lukewarm fender dilution.
Hier sei beispielsweise auf DE 36 34 207 A1 verwiesen, worin ein Verfahren zur Herstellung von α-Calciumsulfat-Halbhydrat beschrieben wird, bei dem eine drucklose Erhitzung stattfindet.Here, for example, reference is made to DE 36 34 207 A1, in which a method for Preparation of α-calcium sulfate hemihydrate is described, in which a pressureless heating takes place.
Großtechnisch werden derartige Verfahren, soweit bekannt, bisher noch nicht angewandt. Unbekannt ist daher auch, ob sie kontinuierlich arbeiten können.As far as is known, such processes have not yet been used on an industrial scale applied. It is therefore also unknown whether they can work continuously.
Die Verfahren gemäß "c" werden in der Patentliteratur ebenfalls in verschiede nen Varianten beschrieben. Technisch mehrfach angewandt wird das Verfahren von Pro-Mineral/SICOWA. Dabei wird entwässertes Doppelhydrat mit einer ad sorbierten Restfeuchte von weniger als 20% brikettiert.The methods according to "c" are also different in the patent literature NEN variants described. The process is used technically several times from Pro-Mineral / SICOWA. Dehydrated double hydrate with an ad sorbed residual moisture of less than 20% briquetted.
Das so aufbereitete Material ist stapelbar, wird in liegende Autoklaven gefahren und dort unter Sattdampf bei ca. 135°C und entsprechend 2,2 bar Überdruck umgewandelt. Dieses Verfahren erlaubt den Durchsatz großer Mengen und wird mehrfach bei REA-Gips-Umwandlung angewendet. Die erzielbaren Qualitäten sind mäßig und nur für Baustoffe akzeptabel. Die in den brikettierten Formkör pern eingeschlossene Wassermenge reicht für eine zügige Lösung des Doppel hydrates und Auskristallisation des Halbhydrats nicht aus. The material processed in this way is stackable and is fed into horizontal autoclaves and there under saturated steam at approx. 135 ° C and correspondingly 2.2 bar overpressure converted. This method allows and throughput of large quantities used several times for REA-gypsum conversion. The achievable qualities are moderate and only acceptable for building materials. The briquetted moldings The amount of water enclosed is sufficient for a quick solution of the double hydrates and crystallization of the hemihydrate not out.
Das Einbringen von Kristallisatoren ist problematisch. Das entstehende Korn ist vorzugsweise dendritisch und stark verfilzt, so daß ein Mahlprozeß notwendig wird. Das Verfahren ist mit relativ hohen Energiekosten belastet, weil vor der Trocknung keine Entwässerung möglich ist.The introduction of crystallizers is problematic. The resulting grain is preferably dendritic and heavily matted, so that a grinding process is necessary becomes. The process is burdened with relatively high energy costs because before Drying no drainage is possible.
Das gesamte in den Formkörpern enthaltene Wasser muß unter Zuführung ent sprechend hoher Verdampfungswärmemenge entfernt werden.All of the water contained in the moldings must be supplied speaking high amount of heat of vaporization are removed.
Eine Abwandlung dieses Verfahrens wurde von RWK (Rheinisch-Westfälische Kalkwerke AG) patentiert (DE 38 00 794 C2), ist aber offensichtlich noch nie großtechnisch angewendet worden. Anstelle von brikettierten Fremdkörpern wird hierbei der Gips in durchlöcherte Großbehälter eingefüllt und so zum Um wandeln in liegende Autoklaven gefahren.A modification of this procedure was developed by RWK (Rheinisch-Westfälische Kalkwerke AG) patented (DE 38 00 794 C2), but has obviously never been have been applied on an industrial scale. Instead of briquetted foreign bodies the gypsum is poured into perforated large containers and thus for the um converted into lying autoclaves.
Die Verfahren gemäß "c" haben gegenüber den Verfahren gemäß "a" den Vor teil, daß nur geringe Wassermengen auf Reaktionstemperatur gebracht werden müssen. Die Gesamtenergiebilanz ist jedoch ungünstig, weil die Wärmeverluste mit dem Abwasser aus der Entwässerung geringer sind als der Verdampfungs wärmemehrbedarf bei nicht entwässerbaren Halbhydratbriketts.The processes according to "c" have the advantage over the processes according to "a" partly that only small amounts of water are brought to the reaction temperature have to. However, the overall energy balance is unfavorable because of the heat losses with the waste water from the drainage are less than the evaporation additional heat requirements for non-dewatered hemihydrate briquettes.
Mit den quasi-trockenen Verfahren ist es zwar technisch möglich, ein reines α- Halbhydrat herzustellen, es hat jedoch aufgrund seiner Entstehungsbedingun gen eine ausgesprochen minderwertige Kornstruktur. Dieses liegt einerseits daran, daß es ohne Suspension fast unmöglich ist, kristallisationssteuernde Substanzen gleichmäßig zu dosieren, andererseits entsteht bei der Umkristalli sation ohne ausreichende Wassermenge kein globulitisches, sondern ein stark filziges Subhydratkorn. Derartige Qualitäten sind nur in der Baustoffindustrie verwertbar.With the quasi-dry processes it is technically possible to use a pure α- To produce hemihydrate, but it has due to its origin an extremely inferior grain structure. This is due on the one hand the fact that it is almost impossible to control crystallization without suspension Dosing substances evenly, on the other hand arises during recrystallization without a sufficient amount of water, not a globulitic one, but a strong one felted subhydrate grain. Such qualities are only in the building materials industry recyclable.
Eine rohrförmige Reaktorbatterie wird bereits in DE-OS 35 22 496 beschrieben. Dieser Reaktor ist jedoch 600-800 m lang und besteht aus Glasröhren. Diese Kombination ist offensichtlich nötig, um zu verhindern, daß das Rohrsystem durch Verkrustung mit dem sich in der Suspension bildenden Subhydrat zu wächst, wie es auf der Innenfläche langer Metallrohre der Fall wäre. Die erfin dungsgemäße Anordnung vermeidet diese Verkrustungen dadurch, daß in allen Rohren des Reaktors auf voller Länge rotierende Mischschnecken vorhanden sind. A tubular reactor battery is already described in DE-OS 35 22 496. However, this reactor is 600-800 m long and consists of glass tubes. This Combination is obviously necessary to prevent the pipe system by incrustation with the subhydrate forming in the suspension grows as it would on the inside of long metal pipes. The invent arrangement according to the invention avoids these incrustations by the fact that in all Tubes of the reactor have full length rotating mixing screws are.
Ihre Drehzahl ist einzeln regelbar und kann daher sowohl der sich durch den Umkristallisationsvorgang ändernden Viskosität angepaßt werden als auch Ein fluß auf die Keimwachstumsbedingungen nehmen.Their speed is individually controllable and can therefore be both by the Recrystallization changing viscosity can be adjusted as well flow on the germ growth conditions.
In DE-OS 32 39 669 ist ein 42 bzw. 56 m langer Rohrreaktor beschrieben. Er weist keine innenliegenden Bauteile auf und ist wegen seiner wendelförmigen Gestalt dafür auch ungeeignet. Die Gipsumwandlung erfolgt auch nicht im Durchlauf, sondern während eines mehrfachen Umlaufes, wobei ständig frische Doppelhydratsuspension zugeführt und gleichzeitig ein Teilstrom ausgeschleust wird.DE-OS 32 39 669 describes a 42 or 56 m long tubular reactor. He has no internal components and is because of its helical shape Shape also unsuitable for this. The plaster conversion does not take place in the Pass, but during a multiple pass, always fresh Double hydrate suspension fed and at the same time discharged a partial stream becomes.
Die Ausbeute an α-Halbhydrat liegt bei nur 80%. Auch hiergegen ist somit das erfindungsgemäße Verfahren eindeutig abgrenzbar.The yield of α-hemihydrate is only 80%. This is also against this The method according to the invention can be clearly delimited.
Andererseits ist unter DE-OS 35 36 321 ein Autoklav-Verfahren mit einem ste henden, mehr als 20 m hohen Reaktor beschrieben. Aufgrund dieser Bauhöhe entsteht zumindest im unteren Reaktorbereich ein hydrostatischer Druck, der Temperaturen bis etwa 135°C ohne Siedebeginn erlaubt. Gegenüber der erfin dungsgemäßen Anordnung handelt es sich hierbei jedoch nicht um einen Rohr reaktor, sondern um ein konventionelles Reaktorgefäß besonderer Bauhöhe. Außerdem liegt bei der erfindungsgemäßen Anordnung der rohrförmige Reaktor waagerecht, so daß er auf voller Länge unter hydrostatischem Druck steht. Senkrecht sind vielmehr nur die Wärmetauscher angeordnet. Sie erzeugen da mit den hydrostatischen Druck und ermöglichen die drucklose Zuführung und Entnahme der Suspensionen.On the other hand, under DE-OS 35 36 321 an autoclave process with a ste described, more than 20 m high reactor. Because of this height A hydrostatic pressure arises, at least in the lower reactor area, which Temperatures up to about 135 ° C allowed without the start of boiling. Towards the inventor However, the arrangement according to the invention is not a tube reactor, but a conventional reactor vessel of special construction height. In addition, the tubular reactor is in the arrangement according to the invention horizontal so that it is under full hydrostatic pressure. Rather, only the heat exchangers are arranged vertically. You generate there with the hydrostatic pressure and allow the unpressurized feeding and Removal of the suspensions.
Fast alle bisherigen Verfahren müssen separat zum Kraftwerksprozeß in räum licher Trennung betrieben werden, was erhöhte Energie und Transportkosten verursacht. Vor allem wird aber auf Möglichkeiten zur direkten Reinigung des REA-Gipses verzichtet.Almost all previous processes have to be separate from the power plant process Licher separation operated, which increased energy and transportation costs caused. Above all, however, the possibility of direct cleaning of the REA gypsum dispensed with.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit unmittelbarer Anbindung an den REA-Prozeß eines Kohlekraftwerkes eine kontinuierlich arbeitende Gipsum wandlung und -weiterverarbeitung zu hochreinen Endprodukten durchzuführen. The invention is based, with direct connection to the task REA process of a coal-fired power plant a continuously working gypsum conversion and processing to high-purity end products.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einer aus dem Sumpf einer Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) entnommenen Gipssuspension vor ihrer Entwässerung ein Teilstrom entnommen, über einen oder mehrere Hydro zyklone die Trennung der Feststoffanteile in eine fremdstoffabgereicherte Frak tion von grob- und mittelkörnigem Dihydrat über den Zyklonunterlauf und in ei ne fremdstoffangereicherte Gipsfraktion über den Zyklonoberlauf des/der Hy drozyklone erfolgt, die so gereinigte Suspension erwärmt, anschließend mit ei ner Dispersion aus Kristallisatoren und Keimbildnern vermischt, über das äuße re Rohr eines länglichen, aufrechtstehenden Doppelrohrwärmetauschers ge führt sowie nach einer weiteren Erwärmung einem darunter befindlichen, ggf. schlangenförmigen, Mischschnecken aufweisenden Reaktor unter Ausnutzung von hydrostatischem Druck aufgegeben und nachfolgend dem inneren Rohr des Doppelrohrwärmetauschers zugeführt wird, wobei nunmehr die entstandene α- Calciumsulfat-Halbhydrat-Suspension in diesem Innenrohr zum Aufsteigen auf die Ausgangsebene gebracht und nach Verlassen des Doppelrohrwärmetau schers entwässert sowie das entstehende Pulver getrocknet und gesiebt wird.This is achieved according to the invention in that one from the swamp one Gypsum suspension removed from the flue gas desulfurization system (REA) a partial flow is removed from their drainage via one or more hydro cyclones the separation of the solids into a contaminated Frak tion of coarse and medium-grain dihydrate over the cyclone underflow and in egg ne gypsum fraction enriched with foreign substances via the cyclone overflow of the hy drocyclones take place, the suspension cleaned in this way is heated, then with egg ner dispersion of crystallizers and nucleating agents mixed, on the outside right tube of an elongated, upright double tube heat exchanger leads and, after further heating, an underlying, possibly snake-shaped reactor with mixing screws utilizing abandoned by hydrostatic pressure and subsequently the inner tube of the Double tube heat exchanger is supplied, with the resulting α Calcium sulfate hemihydrate suspension in this inner tube for ascending brought the exit level and after leaving the double pipe heat rope schers dewatered and the resulting powder dried and sieved becomes.
Die Trennung der Feststoffanteile wird in derart durchgeführt, daß über den Zyklonunterlauf nur mittel- bis grobkörniges Dihydrat und über den Zyklo nenoberlauf unerwünschte feine Feststoffteilchen sowie feinkörniges Dihydrat ausgeschleust werden. Der Zyklonenoberlauf wird in die dem REA-Kreislauf nachgeschaltete Entwässerungseinrichtung oder den REA-Sumpf rückgeführt. Die Vor-Erwärmung der gereinigten Suspension erfolgt über eine Nutzung des dem Rücklaufwasser des Bandfilters (bei ca. 90-95°C) innewohnenden Wär meinhaltes.The separation of the solids is carried out in such a way that the Cyclone underflow only medium to coarse-grained dihydrate and over the cyclo overflow undesirable fine solid particles as well as fine-grained dihydrate be removed. The cyclone overflow becomes the REA cycle downstream drainage system or the REA sump returned. The cleaned suspension is preheated by using the the return water of the belt filter (at approx. 90-95 ° C) inherent heat my haltes.
Die zum Verfahren gehörende Anordnung ist so ausgeführt, daß aus der Ver bindungsleitung zwischen einem der REA nachgeschalteten Hydrozyklon und einer Entwässerungseinrichtung oder direkt aus dem REA-Sumpf eine mit ei nem oder mehreren Hydrozyklonen verbundene Abzweigleitung angebunden ist, wobei der Oberlauf des Hydrozyklons und/oder der Hydrozyklone über eine Pumpe mit der Entwässerungseinrichtung und der Unterlauf des Hydrozyklons bzw. der Hydrozyklone über eine mit Wärmetauschern und einer Dispersions einspeisung versehene Leitung mit dem äußeren Mantelrohr eines länglichen, aufrechtstehenden Doppelrohrwärmetauschers verbunden ist, wobei der Auslaß des Doppelrohrwärmetauschers über eine weitere mit Wärmetauschern verse hene Leitung mit einem schlangenförmigen, Mischschnecken aufweisenden Reaktor gekoppelt ist, dessen Auslaß in das untere innere Rohr des Doppel rohrwärmetauschers mündet, welches an seinem oberen Ende mit einer weite ren Entwässerungseinrichtung verbunden ist, wobei deren Abwurf in einem Trockner eingebunden ist, der das entstehende Pulver einem Sieb aufgibt.The arrangement belonging to the method is designed so that from Ver Binding line between a hydrocyclone and a drainage facility or directly from the REA swamp with an egg Branch line connected to one or more hydrocyclones is, the upper course of the hydrocyclone and / or the hydrocyclones over a Pump with the drainage device and the underflow of the hydrocyclone or the hydrocyclones via one with heat exchangers and a dispersion Infeed line with the outer jacket pipe of an elongated, Upright double-tube heat exchanger is connected, the outlet of the double tube heat exchanger via another with heat exchangers hene line with a snake-shaped, mixing screws Reactor is coupled, its outlet in the lower inner tube of the double pipe heat exchanger opens, which has a wide at its upper end Ren drainage device is connected, the discharge of which in one Dryer is integrated, the resulting powder is a sieve gives up.
Das erfindungsgemäße Verfahren muß seinen Merkmalen nach den vorge nannten Verfahren vom Typ "a" zugeordnet werden. Es unterscheidet sich je doch deutlich von allen bereits in der Literatur beschriebenen Varianten. Es wird ein rohrförmiger Reaktor verwendet, der ausschließlich unter hydrostati schem Druck steht. Darin erfolgt die Umkristallisation kontinuierlich und voll ständig während eines Durchlaufes, ohne daß unerwünschte Nebenprodukte wie Anhydrid entstehen oder nicht umgewandeltes Doppelhydrat zurückbleibt, das nachträglich beim Trocknen zu β-Halbhydrat umwandelt.The process of the invention must have its features according to the named methods of type "a" can be assigned. It is different but clearly of all variants already described in the literature. It a tubular reactor is used, which only under hydrostati pressure. The recrystallization takes place continuously and fully constantly during a run, without unwanted by-products how anhydride is formed or unconverted double hydrate remains, which converts to β-hemihydrate after drying.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher er läutert werden. Dabei zeigt Fig. 1 das Verfahrensschema.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Here, FIG. 1 shows the process scheme.
Aus dem Sumpf der REA 1 wird Gipssuspension entnommen und über den Hy drozyklon 2 der Entwässerungseinrichtung zugeführt.Gypsum suspension is removed from the bottom of the REA 1 and fed to the dewatering device via the hydrocyclone 2 .
Von der zwischen dem Hydrozyklon 2 und der Entwässerungseinrichtung 3 an geordneten Verbindungsleitung 4 weicht die Abzweigleitung 6 ab, die in einen weiteren Hydrozyklon 5 mündet. Der Hydrozyklonoberlauf 7 ist über Pumpe 8 mit der Entwässerungseinrichtung 3 verbunden. Der Hydrozyklonunterlauf 9 führt die feststoffangereicherte Suspension in den Trichter der Leitung 12. In die Leitung 12 werden weiterhin Kristallisatoren und Keimbildner 11 eingege ben. Die Leitung 12 weist an ihrem Umfang Wärmetauscher 10 auf und mündet in das äußere Mantelrohr 13 des Doppelrohrwärmetauschers 14. Am unteren Auslaß 15 des Doppelrohrwärmtauschers 14 befindet sich nach der Pumpe 29 die Leitung 17 mit Wärmetauscher 16.The branch line 6 , which opens into another hydrocyclone 5 , deviates from the connecting line 4 arranged between the hydrocyclone 2 and the dewatering device 3 . The hydrocyclone overflow 7 is connected to the dewatering device 3 by pump 8 . The hydrocyclone underflow 9 leads the solids-enriched suspension into the funnel of the line 12 . In the line 12 crystallizers and nucleating agents 11 are still ben. The line 12 has heat exchangers 10 on its circumference and opens into the outer jacket tube 13 of the double tube heat exchanger 14 . The line 17 with the heat exchanger 16 is located at the lower outlet 15 of the double-tube heat exchanger 14 after the pump 29 .
Die Leitung 17 ist in den mit Mischschnecken 18 bestückten Reaktor 19 geführt, der schlangenförmig aufgebaut ist. Sein Auslaß 20 mündet in das innere Rohr 21 des Doppelrohrwärmetauschers 14, dessen oberes Ende 22 auf die Entwäs serungseinrichtung 23 gerichtet ist. Der Abwurf 24 der Entwässerungseinrich tung 23 führt in den Trockner 25, in welchem das α-Halbhydrat zu Pulver 26 getrocknet und über das Sieb 27 in die Abfülleinrichtung 28 gegeben wird. The line 17 is led into the reactor 19 equipped with mixing screws 18 , which is constructed in a serpentine manner. Its outlet 20 opens into the inner tube 21 of the double tube heat exchanger 14 , the upper end 22 of which is directed to the drainage device 23 . The discharge 24 of the drainage device 23 leads into the dryer 25 , in which the α-hemihydrate is dried to powder 26 and is added to the filling device 28 via the sieve 27 .
Es soll innerhalb der REA eines Braunkohlekraftwerkes aus den Rohrleitungen, mit denen die Gipssuspensionen zur Entwässerung auf die Bandfilter geführt wird, bei ca. 55°C ein Teilstrom ausgeschleust werden. Dieser Teilstrom wird über einen Hydrozyklon, nötigenfalls mehrere hintereinandergeschaltete Zyklo ne, gepumpt. Die Trennschärfe des Zyklons bzw. der Zyklonenkombination wird so eingestellt, daß im Zyklonenunterlauf nur noch mittel- bis großkörniges (< 30 µm) Doppelhydrat vorhanden ist. Der Zyklonenoberlauf mit unerwünschten Feststoffteilchen wird in den REA-Kreislauf zurückgeführt.It is said to be within the REA of a lignite-fired power plant from the pipes, with which the gypsum suspensions led to the belt filters for dewatering a partial flow will be discharged at approx. 55 ° C. This partial flow will via a hydrocyclone, if necessary several cyclos connected in series no, pumped. The selectivity of the cyclone or the cyclone combination is set so that in the cyclone underflow only medium to large-grained (<30 µm) Double hydrate is present. The cyclone overflow with undesirable Solid particles are returned to the REA cycle.
Die so gereinigte Suspension wird im Durchlauf auf 99°C erwärmt. Hierzu wird Rücklaufwasser aus dem Bandfilter mit ca. 90-95°C mitverwendet. Anschlie ßend wird der Suspension über Dosierungspumpen eine Dispersion mit Kristal lisatoren und Keimbildnern zugeführt. Über erstere wird die Kornform über die zweiten die Korngröße des Endproduktes gesteuert.The suspension cleaned in this way is heated to 99 ° C. in a single pass. To do this Return water from the belt filter is also used at approx. 90-95 ° C. subsequently, The suspension becomes a dispersion with crystals via metering pumps lisators and nucleating agents supplied. Over the former, the grain shape is over the second controlled the grain size of the end product.
Die so zur Umwandlung vorbereitete Suspension fließt in einem Doppelrohr wärmetauscher in den 20-22 Meter tiefer gelegenen Reaktor.The suspension prepared for conversion flows in a double tube heat exchanger in the 20-22 meter lower reactor.
Aufgrund der Suspensionsdichte von (1,4-1,5) g/cm3 entsteht im Reaktor ein hydrostatischer Überdruck von 2,5-3,0 bar. Das erlaubt eine Reaktionstempe ratur von 135-140°C ohne Siedepunktüberschreitung.Due to the suspension density of ( 1 , 4-1 , 5 ) g / cm 3 , a hydrostatic overpressure of 2.5-3.0 bar arises in the reactor. This allows a reaction temperature of 135-140 ° C without exceeding the boiling point.
Die ankommende Suspension verläßt den Doppelrohrwärmetauscher mit ca. 135°C. Vor Eintritt in den Reaktor wird sie auf eine zu ermittelnde Temperatur von ca. 140-145°C erwärmt, so daß sie bei Austritt und nach erfolgter Um wandlung noch 136-138°C hat.The incoming suspension leaves the double tube heat exchanger with approx. 135 ° C. Before entering the reactor, it is brought to a temperature to be determined heated from approx. 140-145 ° C, so that they emerge after and after Um still has 136-138 ° C.
Die nunmehr α-halbhydrathaltige Suspension steigt dann im Innenrohr des Doppelrohrwärmetauschers wieder auf die in 22 Meter Höhe befindliche Aus gangsebene, wo sie mit 100°C ankommt und auf den Bandfilter geleitet wird.The now α-semi-hydrate suspension then rises in the inner tube of the Double tube heat exchanger back to the 22 meter high Aus aisle level, where it arrives at 100 ° C and is directed to the belt filter.
Die Bandfilteranlage wird allseitig wärmegedämmt eingehaust und ständig durch Zusatzheizung auf 95°C gehalten.The belt filter system is permanently insulated and insulated on all sides kept at 95 ° C by additional heating.
Vom Bandfilter fällt das entwässerte α-Halbhydrat in einen bei (135-110)°C betriebenen Pulvertrockner. Dieser fördert das noch agglomerierte Pulver direkt auf ein Rührsieb, dessen Bürsten die Agglomerate zerstören. The dewatered α-hemihydrate falls from the belt filter into a powder dryer operated at ( 135-110 ) ° C. This conveys the still agglomerated powder directly onto a stirring sieve, the brushes of which destroy the agglomerates.
Angestrebtes Ziel ist eine mindestens 95%-ige Umsetzung von Doppelhydrat zu α-Halbhydrat, wobei die Durchflußzeit durch den Reaktor nicht mehr als 30 Minuten betragen darf.The target is an at least 95% conversion of double hydrate to α-hemihydrate, the flow time through the reactor not more than 30 Minutes.
Die gesamte Anlage wird mit einem nicht dargestellten Sicherheitskreislauf aus gipsfreiem Wasser ausgerüstet. Dieses erscheint nicht nur zum An- und Abfah ren der Anlage notwendig, sondern vor allem auch um im Falle einer Betriebs störung sofort die Gipssuspension ausspülen zu können.The entire system is made with a safety circuit, not shown equipped with gypsum-free water. This does not only appear for arrival and departure necessary for the installation of the system, but above all in the event of an operation disturbance to be able to rinse the gypsum suspension immediately.
Die vorliegende Erfindung zur Umwandlung von REA-Gips ist durch deutliche
Vorteile gekennzeichnet:
The present invention for converting REA gypsum is characterized by clear advantages:
- 1. Es wird durch Ausschleusung eines Teilstromes über Hydrozyklone aus dem REA-Kreislauf nur eine sehr enge und hochwertige bzw. fremdstofffreie Gipskornfraktion gewonnen.1. It is by discharging a partial stream via hydrocyclones from the REA cycle only a very narrow and high quality or free of foreign substances Gypsum grain fraction won.
- 2. Es entsteht ein α-Calciumsulfat-Halbhydrat, das für Anwendung in der ge samten bio-medizinischen Technik geeignet ist.2. An α-calcium sulfate hemihydrate is formed which is suitable for use in the ge whole bio-medical technology is suitable.
- 3. Die Gipsumwandlung erfolgt kontinuierlich und unmittelbar im Kraftwerks prozeß.3. The gypsum conversion takes place continuously and directly in the power plant process.
- 4. Es wird direkt mit der betriebswarmen Gipssuspension gearbeitet, ohne daß der Gips zuvor energieaufwendig entwässert, transportiert und am Bestim mungsort wieder suspendiert und aufgewärmt werden muß.4. It is worked directly with the warm gypsum suspension without the plaster previously drained, transported and at the Bestim in an energy-intensive manner must be suspended and warmed up again.
- 5. Bei der Raffination des Gipses entstehen keine Abfallstoffe, da der im Zy klonoberlauf abgezogene Gips hinreichende Qualität für anderweitige Ver wertungen, z. B. zur Herstellung von Baustoffen besitzt.5. When refining the gypsum, no waste materials arise, since the in the Zy clone overflow peeled plaster sufficient quality for other Ver evaluations, e.g. B. for the production of building materials.
- 6. Es erfolgt eine nahezu vollständige Wärmerückgewinnung derjenigen Wär memengen, die zum Aufheizen auf Reaktionstemperatur nötig sind.6. There is an almost complete heat recovery of that heat amounts required to heat up to the reaction temperature.
- 7. Die durch die Gebäudedimensionen im Kraftwerk möglichen Bauhöhen der Doppelrohrwärmetauscher ermöglichen Zuführung und Entnahme der Dop pelhydratsuspension bzw. der Halhydratsuspension bei Normaldruck. 7. The overall heights of the power plant due to the building dimensions Double tube heat exchangers enable the dop to be fed and removed pelhydrate suspension or the halohydrate suspension at normal pressure.
-
8. Es läßt sich durch Regelung der Strömungsverhältnisse im Reaktor ein glo
bulitisches α-Halbhydratkron mit vorherbestimmbarer Korngröße erzielen.
Es lassen sich Gipsqualitäten für folgende Anwendungsfälle erzeugen:
- - Zahntechnische Arbeitsmodelle aller Art
- - Gipse für orthopädische und unfallchirurgische Zwecke
- - Füllstoffe für Kosmetika und Arzneimittel
- - Dental work models of all kinds
- - plasters for orthopedic and trauma surgery purposes
- - fillers for cosmetics and pharmaceuticals
11
Rauchgasentschwefelungsanlage (REA)
Flue gas desulphurization plant (REA)
22
Hydrozyklon
hydrocyclone
33
Entwässerungseinrichtung
dehydrator
44
Verbindungsleitung
connecting line
55
Hydrozyklon
hydrocyclone
66
Abzweigleitung vor Entwässerung
Branch pipe before drainage
66
a Abzweigleitung direkt aus REA-Sumpf
a Branch line directly from the REA sump
77
Hydrozyklonoberlauf zur Entwässerung
Hydrocyclone overflow for drainage
77
a Hydrozyklonoberlauf zum REA-Sumpf
a Hydrocyclone overflow to the REA sump
88th
Pumpe
pump
99
Hydrozyklonunterlauf
Hydrocyclone underflow
1010
Wärmetauscher
heat exchangers
1111
Dispersionseinspeisung
dispersion feed
1212
Leitung
management
1313
äußeres Mantelrohr
outer jacket tube
1414
Doppelrohrwärmetauscher
Double-tube heat exchanger
1515
Auslaß
outlet
1616
Wärmetauscher
heat exchangers
1717
Leitung
management
1818
Mischschnecken
augers
1919
Reaktor
reactor
2020
Auslaß
outlet
2121
inneres Rohr
inner tube
2222
oberes Ende
top end
2323
Entwässerungseinrichtung
dehydrator
2424
Abwurf
Release
2525
Trockner
dryer
2626
Pulver
powder
2727
Sieb oder Mühle
Sieve or grinder
2828
Abfülleinrichtung
filling equipment
2929
Pumpe
pump
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